RAFT反应制备丙烯酸酯改性环氧树脂乳液的合成及应用文献综述

 2022-07-15 07:07

RAFT反应制备丙烯酸酯改性环氧树脂乳液的制备及应用

绪论

中国是世界第二大涂料的生产国和消费国,涂料在国民经济中发挥着重要作用,而中国涂料行业的发展对全球涂料工业的发展也起着重要的促进作用。传统的涂料市场,企业工厂生产的涂料通常使用挥发性有毒有机溶剂作为分散介质,VOC含量普遍较高,而VOC即可挥发有机物,一般具有毒性,如果随意排放,会严重破坏生态环境,同时对人身健康也会造成危害。世界各地颁布了一系列环境法律法规来控制涂料中的VOC排放,但这个问题无法得到彻底解决。有机溶剂涂料造成严重的环境污染,因此,新型环保树脂涂料的开发是目前涂料市场研究的重要课题。

基于对环境的保护,水性涂料[1]在生产应用中具有很大的发展潜力。顾名思义,水性涂料就是通过水代替有机溶剂作为树脂的分散介质,即将树脂分散在水中的一种手段,可以降低VOC排放。水性涂料是当前涂料研究的前沿,然而,与传统溶剂型涂料相比,单一品种水性涂料在性能上存在着许多的缺点,限制了水性涂料适用范围,而工业上有机溶剂型涂料的生产非常成熟,生产成本相对较低。为提高新型涂料市场竞争力,提升水性涂料性能是最佳选择。

复合型水性涂料的开发将可能是未来水性涂料性能发展的重要突破。水性环氧树脂和水性丙烯酸酯树脂是水性涂料的两个重要组成部分,如果将环氧树脂和丙烯酸酯树脂以化学键方式连接在一起,既能使得涂料拥有环氧树脂的耐化学品性能、附着力的优势,同时具备聚丙烯酸树脂的耐候性好、玻璃化温度可调、耐油性好的优点,这样就能有效提高水性涂料的整体性能,目前国内外相关报道有很多[2-3]。RAFT聚合的方法能够实现环氧树脂和丙烯酸酯树脂的互补优势以改善水性涂料性能,可能是未来提升水性涂料性能的解决方案之一。

1.1 水性环氧树脂乳液的制备[4]

环氧树脂是合成制备树脂涂料的重要原料,在合成水性涂料上具备很大前景。环氧树脂本身不溶于水,将环氧树脂溶解于水中的主要方法是通过使将环氧树脂乳化,也就是令环氧树脂与亲水基团相结合,使得改性环氧树脂具有亲水性,从而可溶于水。制备方法主要是以物理或化学的手段,将环氧树脂以细颗粒或小滴的形式分散在水为连续相分散介质中而制得的一种稳定的分散体系,这就是水性环氧树脂制备机理。与传统的溶剂型环氧树脂涂料相比,水性涂料以水作为分散剂介质,显着减少挥发性有机溶剂的用量,甚至能够达到VOC零排放方面的目标,在环保方面效果显著。

目前,国内外比较常用的制备方法主要:机械法、相反转法和化学改性法。由于机械法制得的乳液分散相中的环氧树脂微粒尺寸较大(约为50纳米),分布上也不均匀.所制得的乳液稳定性差,长时间存放容易导致乳液分层,乳液不稳定,不能长时间储存,因此成膜性差,因此实验室多采用相反转法和化学改性法制备水性环氧树脂。

杨红涛[5]等以环氧树脂和聚乙二醇用作原料,三氟化硼乙醚用作催化剂,通过相反转法制备水性非离子环氧树脂乳液。结果表明,该实验在70℃下制备的水性环氧树脂乳液在温度稳定性和稀释稳定性方面具有良好的稳定性能。

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